Scelte in condizioni di incertezza - Nuove teorie euristiche e trl
I t lli A tifi i lIntelligenza Artificiale e C i ... genetici su premi e punizioni Ottimizzazione...
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I t lli A tifi i lIntelligenza Artificialee
C i A tifi i lCoscienza Artificiale
Giorgio Buttazzo
Scuola Superiore Sant’Anna - Pisa
Progressi nell’ultimo secoloProgressi nell ultimo secoloIl progresso della tecnologia negli ultimi 100 anniha seguito un andamento esponenzialeha seguito un andamento esponenziale
2tempo• • •• • • ••••••• ••
Andamento esponenzialeAndamento esponenzialeDipende dal fatto che ogni passo utilizzaDipende dal fatto che ogni passo utilizzai risultati precedenti per creare nuovimattoni utili per il passo successivo.mattoni utili per il passo successivo.
Il computer permette dip pprogettare in modo più veloceed efficiente i computer dellaprossima generazione.
3tempo
La legge di Mooregg
Nel 1965 Gordon Moore uno dei fondatoriNel 1965, Gordon Moore, uno dei fondatoridell’Intel, predisse che il numero di transistornei circuiti integrati sarebbe raddoppiato ogninei circuiti integrati sarebbe raddoppiato ogni18 mesi fino al raggiungimento dei limiti fisici.
In effetti• La potenza di calcolo dei computer è
raddoppiata ogni 2 anniraddoppiata ogni 2 anni• La memoria dei computer è decuplicata ogni
4 i4
4 anni
Evoluzione della memoriabyte
1012 tera
9
1012
giga
tera
109
106
giga
mega
103
106 mega
kilo103
1
kilo
1
61960 1980 2000 2020
Evoluzione del softwarecomplessitàcomplessità
Apprendimento basatoI.A.
Controlli adattiviAlgoritmi genetici
su premi e punizioni
Ottimizzazione
Reti neurali
Apprendimentotiti
Retroazione
competitivo
Strategie euristiche
C l l iCalcolo numerico
71960 1970 1980 2000 20101990
Evoluzione dell’I.A.complessità
Guida automobili
Decisioni economiche
Diagnosi mediche
Riconoscimento di volti / voci
Traduzioni automatiche
Pil t i di i
Riconoscimento di volti / voci
Composizione musicale
Pilotaggio di aerei
Previsioni atmosferiche
Giochi di strategiaAutomazione industriale
81970 1980 1990 2000 2010 2020
Grosso ostacoloGrosso ostacoloI metodi sviluppati per creare un’intelligenzaartificiale hanno incontrato un grosso ostacolo:
I.A.
Coordinamentosenso-motorioPercezione
sensoriale
giochi
Analisiricerchedi dati
di testi
91970 1980 19901960
ProblemaProblema• Le azioni complesse dipendono da molti
fattori, che non possono essere previstiesattamente in un programma.
• Tali fattori devo essere acquisiti conl’ i i f di di tl’esperienza, in una fase di apprendimento.
La mente ha bisogno di un corpo!La mente ha bisogno di un corpo!
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La comparsa dei robotpL’integrazione tra varie discipline ha dato unf t i l ll b tiforte impulso alla robotica
I.A.
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Abilità dei robotcomplessità Giocare a calcio
Gi b b llGiocare a ping pong
Giocare a baseball
Ballare Guidare la motoCorrere, sciare
Suonare strumenti
Ballare Guidare la moto
Salire e scendere scaleAndare in bicicletta
Suonare strumenti
Assemblare automobiliCamminare
Verniciare automobiliAutomazione industriale
211970 1980 1990 2000 2010 2020
Barlumi di coscienza• Il film descrive una situazione in cui un robot più
l d li lt i t i di icomplesso degli altri mostra segni di coscienza
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Rise of machinesRise of machines
• Molti sono convinti che in un futuro nonmolto lontano le macchine raggiungerannogg ge supereranno l’intelligenza umana, fino asviluppare una mente coscientesviluppare una mente cosciente.
Quel momento viene indicato comei l i àsingolarità
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E’ mai possibile che una pmacchina diventi cosciente?
La coscienza è una prerogativadell’uomo o nasce dalla complessità?
Dipende dal materiale con cui sonof tti i i d ll l f i lità?fatti i neuroni o dalla loro funzionalità?
Esistono diversi livelli di coscienza?
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Cos’è il pensiero?Cos è il pensiero?
U di l l h l iUn processo di calcolo che evolve inun computer può essere consideratosimile al pensiero?
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Cos’è il pensiero?Cos è il pensiero?
Vi il i di tViceversa, il pensiero di una menteumana può essere considerato unprocesso di calcolo?
?=?
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Elaborazione neuraleElaborazione neuraleCon l’avvento delle reti neurali artificialiCon l avvento delle reti neurali artificialila distinzione tra processi cerebrali eprocessi di calcolo è diventata sempreprocessi di calcolo è diventata sempremeno netta.
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Rete neuraleE` un sistema di elaborazione basato suglistessi principi di funzionamento del cervello:stessi principi di funzionamento del cervello:
elaborazione parallela dovuta all’interazione dimoltissimi componenti elementari: i neuroni
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Potenzialità di una rete neuralePotenzialità di una rete neurale
• E’ possibile sviluppare memorie associative
• Riconoscere suoni e immagini• Riconoscere suoni e immagini
• Classificare stimoli sensoriali
• Apprendere: ossia modificare il propriocomportamento in base all’esperienzacomportamento in base all’esperienza
Apprendimento con supervisione
Apprendimento basato su premi e punizioni
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Evoluzione delle reti neuraliEvoluzione delle reti neuraliOggi siamo solo ai primordi:• L’evoluzione delle reti è legata a quella dei computer• Ma anche ai progressi della neuro-fisiologia
Queste discipline si influenzano reciprocamente
Reti neurali
modellicerebrali
creatività
Intelligenzaartificiale scansione
Reti neuraliartificiali
sonnoemozioni
scansioneneuronale
321960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
Ammettiamo la possibilitàAmmettiamo la possibilità
Come si può verificare la coscienza?
Qual è la soglia di complessitàfrichiesta per lo sviluppo di una forma
di autocoscienza?
Quando possiamo prevedere che unaQuando possiamo prevedere che unarobot acquisti coscienza di sé?
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Come si può verificare che unaCome si può verificare che una entità sia autocosciente?
Nel 1950, Alan Turing propose un test perifi l’i t lli di hiverificare l’intelligenza di una macchina:
??
?
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Il premio Loebner (1990)p e o oeb e ( 990)
• $ 100 000 al primo computer in grado di dare• $ 100.000 al primo computer in grado di darerisposte indistinguibili da quelle umane.
• Dieci giudici valutano le risposte con un punteggioda 1 (umano) a 10 (computer).
• Fino al 1997 la competizione avveniva suargomenti ristretti ma dal 1998 avviene suargomenti ristretti, ma dal 1998 avviene suargomenti qualsiasi.
• Finora nessun computer è riuscito ad ingannare igiudici, ma i punteggi ogni anno si avvicinano a 5.
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Intelligenza specializzatate ge a spec a ata
Oggi un computer è in grado di superare il Test diOggi un computer è in grado di superare il Test diTouring nei seguenti campi:
• Scacchi e giochi di strategia
• Composizioni musicali
G id di li li• Guida di velivoli
• Diagnosi medicheDiagnosi mediche
• Traduzioni linguistiche
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Si può verificare la coscienza?Si può verificare la coscienza?Se l’intelligenza è l’espressione di ung pcomportamento esteriore (e quindi misurabile),la coscienza è uno stato interno della mente.
La coscienza non si può misurare.Essa è osservabile solo da chi la possiede.p
Credere che un essere sia cosciente è un atto di fede
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cosciente è un atto di fede.
L’approccio pragmaticopp p g
Un essere è ritenutocosciente se riesce acosciente se riesce aconvincerci di esserlo,a prescindere dalla suaa prescindere dalla suacomposizione fisica.
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Qual è la soglia di complessità per lo sviluppo di una coscienza?• Cervello umano: 1011 ÷ 1012 neuroni
103 ÷ 104 sinapsi/neurone10 ÷ 10 sinapsi/neurone
• Totale: 1015 sinapsi.
• Simulazione: 1 reale (4 byte) per sinapsi+ memoria per stati interni+ memoria per stati interni.
• Totale: 8x1015 byte (8 milioni Gbyte)
Quando sarà disponibile tanta memoria?
y ( y )
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Quando sarà disponibile tanta memoria?
100 GbRAM Capacity
1 Gb10 Gb
100 Gb
1 Mb10 Mb
100 Mb
10 Kb100 Kb
1 Mb
84 86 88 90 92 94 96 98 2000 02 04
10 Kb1 Kb
06
( )year − 1966byte = 10
( )4
40